濕態(tài)附著力在防腐涂層性能檢測(cè)中的應(yīng)用

祁東東，王思卜，趙文亮，程家慶，王冬梅，張曉玲，張祥金

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濕態(tài)附著力在防腐涂層性能檢測(cè)中的應(yīng)用

祁東東1，王思卜1，趙文亮1，程家慶1，王冬梅1，張曉玲1，張祥金2

（1．華電電力科學(xué)研究院有限公司，浙江省 杭州市 310030； 2．西安熱工研究院有限公司，陜西省 西安市 710054）

按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，防腐涂層浸泡一定時(shí)間后，若未出現(xiàn)起泡、開(kāi)裂、脫落等失效現(xiàn)象，評(píng)價(jià)結(jié)果為合格。但部分評(píng)價(jià)合格的涂層，其附著力已大幅下降，防腐性能大大降低。該文選取浸泡后評(píng)價(jià)合格的8種防腐涂層，對(duì)其干態(tài)附著力和酸性環(huán)境浸泡后的濕態(tài)附著力進(jìn)行了對(duì)比測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，浸泡后部分涂層的附著力已大幅降低或喪失，金屬基體有明顯腐蝕特征；部分涂層附著力有所降低；2種常溫固化的防腐涂層附著力略有升高。可見(jiàn)，通過(guò)對(duì)比涂層干/濕附著力，或者跟蹤涂層服役過(guò)程中附著力的變化，可量化掌握涂層性能的保持狀況和發(fā)展趨勢(shì)。

防腐涂層；濕態(tài)附著力；快速檢測(cè)

0 引言

防腐涂層的使用環(huán)境較為惡劣，其防腐性能隨著服役時(shí)間的推移不斷變化。冷熱交變及濕度巨變引起的體積變化，水分和電解質(zhì)滲透引起的涂層水解或皂化等行為都會(huì)導(dǎo)致涂層性能下降，甚至失效[1]。在涂層服役過(guò)程中，一般通過(guò)觀察涂層是否出現(xiàn)起泡、破裂以及脫落等直觀特征來(lái)判斷涂層是否失效[2]。

為了保證涂層的使用壽命，對(duì)于擬使用的涂料，使用之前需按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范對(duì)其性能參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。硬度、柔韌性、耐磨性以及附著力等性能測(cè)試屬于原材料檢測(cè)范疇，不能反映涂層在具體使用環(huán)境下的性能。耐環(huán)境性能檢測(cè)是在考慮涂層使用環(huán)境的情況下進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試項(xiàng)目通常包括耐水性、耐鹽霧性、抗老化性以及耐熱交變性等。標(biāo)準(zhǔn)方法中的檢測(cè)時(shí)間多為30d或 168h[3-4]，遠(yuǎn)小于涂層的服役時(shí)間，大部分防腐涂層在短期內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)起泡、開(kāi)裂以及脫落等情況，但經(jīng)過(guò)一定服役時(shí)間后，部分涂層會(huì)發(fā)生上述情況，從而導(dǎo)致涂層失效。并且，對(duì)上述性能的評(píng)價(jià)多使用肉眼或放大鏡觀察涂層表面是否發(fā)生變化[5]，不能量化地反映涂層性能。因此僅通過(guò)使用前進(jìn)行性能檢測(cè)無(wú)法保證涂層的使用壽命。

雖然起泡、開(kāi)裂、脫落等行為表現(xiàn)形式各異，但導(dǎo)致這類行為出現(xiàn)的一個(gè)共同原因是涂層附著力下降[6]。標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中對(duì)于附著力的測(cè)試為干態(tài)測(cè)試[7-8]，即對(duì)制備的新鮮涂層進(jìn)行附著力測(cè)試，這種結(jié)果不能代表不同使用環(huán)境下涂層的附著力。W.Funke提出了濕態(tài)附著力的概念，即濕態(tài)環(huán)境浸泡以后的附著力[9]。針對(duì)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中檢測(cè)方法的不足，本文提出可通過(guò)對(duì)比干/濕附著力的變化來(lái)判斷涂層在實(shí)際使用環(huán)境中的性能狀況。相比于目測(cè)觀察的表觀檢測(cè)方式，該方法測(cè)得的附著力是一個(gè)可量化參數(shù)。

本文選取8種防腐涂料，分別進(jìn)行干態(tài)附著力和濕態(tài)附著力的測(cè)試，并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。

1 試驗(yàn)材料及方法

選購(gòu)8種適用于酸性環(huán)境的防腐涂料，根據(jù)廠商提供的施工方法制作涂層試樣[10]。制作完畢后，測(cè)量涂層厚度，確認(rèn)符合涂料供應(yīng)商的技 術(shù)要求。用電火花檢測(cè)儀檢測(cè)涂層表面，確保無(wú)缺陷。

試樣制作完畢后，按照ASTM D 4541—17《Standard test method for pull-off strength of coatings using portable adhesion testers》中提供的方法檢測(cè)涂層附著力，記作干態(tài)附著力。參照GB/T 9274—1988《色漆和清漆耐液體介質(zhì)的測(cè)定》將涂層試樣進(jìn)行靜態(tài)浸泡，浸泡液模擬火電廠濕環(huán)境，浸泡液含有10%硫酸和3.5%NaCl[11-17]，浸泡過(guò)程中保持浸泡液溫度為50℃，浸泡周期為30d。每天觀察涂層試樣表面狀況，并更換新鮮浸泡液。30d后，依據(jù)GB/T1766—2008《色漆和清漆涂層老化的評(píng)級(jí)方法》對(duì)試樣涂層狀態(tài)進(jìn)行評(píng)級(jí)，選取評(píng)級(jí)為最高級(jí)(0級(jí))的試樣進(jìn)行附著力檢測(cè)，記作濕態(tài)附著力。

2 結(jié)果與討論

經(jīng)過(guò)30d浸泡后，所有試樣均未出現(xiàn)變色、起泡、開(kāi)裂等失效現(xiàn)象，涂層完好，評(píng)級(jí)為最高級(jí)0級(jí)，對(duì)這8種試樣進(jìn)行附著力測(cè)試。浸泡后試樣表面狀況統(tǒng)計(jì)及附著力測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1，試樣照片如圖1所示。

表1 試樣浸泡及附著力測(cè)試結(jié)果

圖1 涂層試驗(yàn)浸泡后表面狀況

對(duì)比8種評(píng)級(jí)為0級(jí)的涂層試樣的干、濕態(tài)附著力，2種涂層附著力有所上升；1種涂層附著力略有下降；3種涂層附著力大幅下降；2種涂層附著力完全喪失，基體表面有明顯腐蝕特征。干/濕附著力對(duì)比如圖2所示。測(cè)試過(guò)程中涂層被拉脫情況如圖3所示。

圖2 8種涂層干/濕態(tài)附著力對(duì)比

圖3 濕態(tài)附著力測(cè)試過(guò)程中涂層拉脫情況

1號(hào)和2號(hào)浸泡后表觀完好，濕態(tài)附著力為0，基體有明顯腐蝕特征。3號(hào)和5號(hào)浸泡后表觀完好，濕態(tài)附著力較干態(tài)附著力有所上升，這2種涂層為常溫固化，高溫浸泡促進(jìn)了固化效果，導(dǎo)致附著力升高。同時(shí)也說(shuō)明這2種涂層具有良好的耐浸泡性能，附著力和涂層性能得到了良好保持。4號(hào)、6號(hào)和8號(hào)浸泡后表觀完好，濕態(tài)附著力出現(xiàn)不同程度下降。試樣浸泡后，附著力的變化與涂層本身的性能有關(guān)，也與涂層和基體之間的結(jié)合方式有關(guān)，涂層的耐水性、抗?jié)B性越好，附著力在浸泡過(guò)程中會(huì)得到更好保持。

涂料檢測(cè)所要求的浸泡試驗(yàn)需在一定時(shí)間內(nèi)完成，有些涂層性能已大幅下降，涂層或已脫離基體，甚至涂層與基體之間已發(fā)生了腐蝕(1號(hào)，2號(hào))，但由于浸泡時(shí)間短或涂層硬度大等因素，并沒(méi)有出現(xiàn)鼓包、開(kāi)裂等失效現(xiàn)象，對(duì)于這些涂層，很容易誤判為合格。良好的干態(tài)附著力僅是優(yōu)秀涂層必須具備的一項(xiàng)性能，其無(wú)法預(yù)言在服役環(huán)境中一定會(huì)得到良好的保持。

在類似浸泡試驗(yàn)的涂層耐環(huán)境介質(zhì)性能試驗(yàn)中，加入干/濕附著力對(duì)比，結(jié)合涂層表觀變化，可量化地評(píng)判涂層在服役環(huán)境中防腐性能的保持情況和發(fā)展趨勢(shì)。

3 結(jié)論

涂層性能的下降伴隨著附著力的降低，通過(guò)對(duì)比涂層干/濕附著力，或者跟蹤涂層服役過(guò)程中附著力的變化，可量化地掌握涂層性能的保持狀況和發(fā)展趨勢(shì)。

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Application of Wet Adhesion in Performance Testing of Anti-Corrosion Coatings

QI Dongdong1, WANG Sibu1, ZHAO Wenliang1, CHENG Jiaqing1, WANG Dongmei1, ZHANG Xiaoling1, ZHANG Xiangjin2

(1. Huadian Electric Power Research Institute Co. Ltd., Hangzhou 310030, Zhejiang Province, China; 2. Xi’an Thermal Power Research Institute Co., Ltd., Xi’an 710054, Shaanxi Province, China)

According to the standard, after the anti-corrosion coating is immersed for a certain period of time, if there is no foaming, cracking, falling off, etc., the evaluation result is qualified. However, the adhesion and the corrosion resistance of some of the qualified coatings are greatly reduced. In this paper, eight kinds of anti-corrosion coatings qualified after soaking were selected, and the dry adhesion and wet adhesion after soaking in acidic environment were tested. The test results showed that the adhesion of some coatings after immersion was greatly reduced or lost, the metal matrix has obvious corrosion characteristics; the adhesion of some coatings was reduced; the adhesion of the two kinds of anti-corrosion coatings cured at room temperature was slightly increased. It can be seen that by comparing the dry/wet adhesion of the coating or tracking the change of adhesion during the coating service, the maintenance performance and development trend of the coating performance can be quantitatively grasped.

anti-corrosion coatings; wet adhesion; rapid test

10.12096/j.2096-4528.pgt.18045

2018-09-01。

祁東東(1986)，男，碩士，工程師，長(zhǎng)期從事電力設(shè)備腐蝕與防護(hù)研究工作，18191130319@163.com。

祁東東

(責(zé)任編輯 車德競(jìng))